ПОРЯДОК РЕШЕНИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ ЗАДАЧ НА ОСНОВЕ МЕТОДОВ СТАТИКИ
В задачах статики обычно находят неизвестные реакции связей. Иногда эти задачи видоизменяются: требуется найти размеры тел • или их положения, при которых известная система сил будет находиться в состоянии равновесия, т. е. окажется уравновешенной.
В курсах теоретической механики рекомендуется следующий порядок решения задач статики.
1. Выбор объекта (материальной точки, тела, системы тел), равновесие которого должно быть рассмотрено, чтобы можно было найти искомые величины.
2. Освобождение объекта от связей и изображение действующих на него заданных (активных) сил и реакций отброшенных связей.
3. Составление условий равновесия.
I 4. Определение искомых величин, проверка правильности решения и исследование полученных результатов.
Безусловно, этот порядок является обоснованным и единственно возможным, особенно в учебной практике. Однако при решен™ инженерных чисто практических зйдач, как показывает опыт, приходится выполнять ряд существенных дополнительных операций, которые нередко требуют больше времени, чем непосредственно процесс решения. Эти операции скорее можно отнести к формулированию задачи, чем к ее решению. Тем не менее, для инженера очень важно, чтобы каждый элемент этих операций был учтен.
В общей схеме может быть рекомендован следующий порядок решения инженерных задач в разведочном бурении на базе методов статики.
1. На основе изучения всех имеющихся данных. составить пред’ варительную конструктивную схему устройства, системы тел, тела,
равновесие которых предполагается рассмотреть.
2. Определить модули, найти точки приложения и направления всех действующих (активных) сил; показать их на конструктивной
; схеме.
3. Отбрасывая связи, заменить их действие реакциями связей. При этом может оказаться, что задача статически неопределима, а данные для раскрытия статической неопределимости отсутствуют.
4. Рассмотреть возможные варианты приведения системы сил к статически определимой (пренебрегая влиянием неизвестных несущественных силовых факторов). Такое рассмотрение может выявить необходимость двух — и трехкратного расчета реакций опор для нескольких вариайтов.
5. Окончательно выбрать тело или систему тел, рассматривая равновесие которых, можно решить задачу по определению неизвестных величин.
6. Выделить тело и показать все действующие на него активные силы. Тело, освобожденное от связей, показывается отдельно. Чертеж
следует выполнять в масштабе, аккуратно. Хорошо выполненный чертеж—залог быстрого и правильного решения задачи. Данная операция является первым этапом составления расчетной схемы задачи.
7. Выбрать систему отсчета (оси координат). Выбор может производиться произвольно, но полученные уравнения будут решаться проще, если одну из осей направить параллельно или перпендикулярно к большему числу активных сил. Система отсчета выбирается до того, как показываются реакции связей, поскольку некоторые из них целесообразно раскладывать на две (или три) составляющие. Если система отсчета выбрана, то эти составляющие направляются по выбранным двум (или трем) взаимно перпендикулярным осям.
8. Отбросить связи и заменить их действие реакциями связей.
9. Составить условия равновесия. Вид этих условий будет зависеть от того, какая система сил действует на рассматриваемое тело. Естественно, следует стремиться к получению более простых уравнений (например, чтобы в каждом из них была одна неизвестная величина).
10. Определить реакции связей или другие неизвестные величины (угловые, линейные и др.). ■
11. Каким-нибудь методом проверить полученное решение. Например, выбрать другую систему отсчета, снова определить неизвестные величины. Результаты, полученные двумя разными методами, должны совпасть. При проведении инженерных расчетов проверка решения обязательна.
12. Проанализировать полученный результат с точки зрения реальной возможности восприятия опорами вычисленных реакций, выполнения на практике деталей или тел с полученными размерами и т. д. Провести исследование результата при. изменении тех или иных входящих в. него величин.
13. В случае необходимости определить реакции связей по другим вариантам (расчетным схемам).
14. Сопоставить полученные результаты вычисления неизвестных величин, определенных тго разным расчетным схемам.
15. В случае необходимости проверить полученные данные путем постановки экспериментальных исследований.
16. Окончательно оформить расчет, приведя в нем соответствующие схемы, формулы, чертежи, пояснения и рекомендации.